淺談乳品企業(yè)水平衡測試

高淑紅

(齊齊爾市水資源中心，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

0 前 言

本次測試采用現(xiàn)場水表計量及校核、現(xiàn)場測試與統(tǒng)計分析相結(jié)合，通過水量平衡測試，對該單位用水情況作全面的了解并進行分析，同時對該企業(yè)節(jié)水工作做了督促和指導，為明確乳品加工行業(yè)節(jié)水潛力，制定節(jié)水措施，實現(xiàn)科學管水、水資源綜合利用奠定基礎(chǔ)。

1 水平衡測試原理、原則、意義及目的

1.1 水平衡測試原理

水平衡測試是指一個用水單元或其他一個具有一定封閉特征的用水體系，在特定的研究周期內(nèi)，利用水平衡理論和方法，通過水量、水質(zhì)基礎(chǔ)信息的準確化采集、規(guī)范化整編、系統(tǒng)化分析、資源化整合、合理性建議等環(huán)節(jié)，圍繞水資源的取、用、耗、排進行的檢測和分析的總稱。

企業(yè)水平衡測試是以企業(yè)為考察對象的水量平衡測試，即對該企業(yè)用水單元和用水系統(tǒng)的輸入水量、輸出水量進行系統(tǒng)的測試、統(tǒng)計、分析，得出水量平衡關(guān)系的過程。

1.2 水平衡測試的原則

1)應選擇在常規(guī)工況下進行水平衡測試，企業(yè)生產(chǎn)負荷為常規(guī)水平，保證測試結(jié)果具有代表性。

2)重點設備必測，生活用水必測，相同設備抽樣測。

3)水表的精確度不應低于±2.5%，水表的記錄要準確。

4)保證全廠水量測試結(jié)果的不平衡率б(即總水量與分支水量之和的誤差)≤±5%。

1.3 水平衡測試意義和目的

水是自然界中一切生物賴以生存的物質(zhì)之一，是人類生活不可替代的生命資源，也是社會發(fā)展的經(jīng)濟資源。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，水資源供需矛盾日益突出，水資源短缺已成為社會經(jīng)濟發(fā)展的主要瓶頸。節(jié)水是緩解目前供需矛盾最快、最經(jīng)濟、最有效的一項措施，而水平衡測試正是企業(yè)節(jié)約用水、科學管水的一項基礎(chǔ)工作和最基本的方法。水平衡測試是加強用水科學管理，最大限度地節(jié)約用水和合理用水的一項基礎(chǔ)工作。它涉及到用水單位管理的各個方面，同時也表現(xiàn)出較強的綜合性、技術(shù)性。通過水平衡測試應達到以下目的：

1)掌握單位用水現(xiàn)狀。如水系管網(wǎng)分布情況，各類用水設備、設施、儀器、儀表分布及運轉(zhuǎn)狀態(tài)，用水總量和各用水單元之間的定量關(guān)系，獲取準確的實測數(shù)據(jù)。

2)對單位用水現(xiàn)狀進行合理化分析。依據(jù)掌握的資料和獲取的數(shù)據(jù)進行計算、分析，評價有關(guān)用水技術(shù)經(jīng)濟指標，找出薄弱環(huán)節(jié)和節(jié)水潛力，制訂出切實可行的技術(shù)、管理措施和規(guī)劃。

3)找出企業(yè)用水管網(wǎng)和設施的泄漏點，并采取修復措施，堵塞、跑、冒、滴、漏。

4)健全企業(yè)用水三級計量儀表。既能保證水平衡測試量化指標的準確性，又為今后的用水計量和考核提供技術(shù)保障。

5)可以較準確地把用水指標層層分解下達到各用水單元，把計劃用水納入各級承包責任制或目標管理計劃，定期考核，調(diào)動各方面的節(jié)水積極性。

6)建立用水檔案，在水平衡測試工作中，把收集的有關(guān)資料、原始記錄和實測數(shù)據(jù)，按照有關(guān)要求，進行處理、分析和計算，形成一套完整詳實的包括有圖、表、文字材料在內(nèi)的用水檔案。

7)通過水平衡測試提高測試單位管理人員的節(jié)水意識、單位節(jié)水管理水平和節(jié)水管理人員的業(yè)務技術(shù)素質(zhì)。

8)為制定用水定額和計劃用水量指標提供較準確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2 水平衡測試情況

2.1 企業(yè)用水基本情況調(diào)查

齊齊哈爾菲格瑞斯食品有限公司為自備水源井供水，本次實測企業(yè)自備井(FG2)取水量809.37m3/d，年生產(chǎn)天數(shù)360d，年取水量29.14×104m3/a；由于企業(yè)進行節(jié)水技術(shù)改造，努力提高水的重復利用率，所以年用水量將呈現(xiàn)下降趨勢。

1)企業(yè)用水包括主要生產(chǎn)用水、輔助生產(chǎn)用水和生活用水。生產(chǎn)及主要用水工藝簡介：原料奶液經(jīng)殺菌、標準化后，與輔料溶液混合、均質(zhì)，進入四效不斷用蒸汽對奶液進行間接加熱,使其濃縮。此過程中將由奶液產(chǎn)生大量二次蒸汽，預熱物料的熱能由上一效的二次蒸汽提供，二次蒸汽經(jīng)四效使用后，由冷凝器冷凝并回收用于動力車間設備清洗、除塵。濃縮奶液經(jīng)噴霧干燥器噴出，由塔內(nèi)熱蒸汽帶走霧狀奶液表面水分，使其干燥成粉。地下水通過輸水管道輸送到企業(yè)各用水環(huán)節(jié)，生活污水及設備清洗后的生產(chǎn)廢水由企業(yè)專用下水管排放企業(yè)污水處理站。經(jīng)污水處理站處理達標后排入廠區(qū)北400m自然泡澤中。依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》GB 3838，項目退水泡澤為Ⅴ類水體，其排污標準執(zhí)行《污水綜合排放標準》GB 8979—2012中二級標準，COD指標為100—120 mg/L，企業(yè)2015.04—2016.04污水排放檢測數(shù)據(jù)顯示，項目退水COD指標一般<100 mg/L，平均值為41.58mg/L。

2)企業(yè)取水水源情況。齊齊哈爾菲格瑞斯食品有限公司現(xiàn)有自備水源井2眼，原供水井(FG1)于2014年6月出現(xiàn)返砂現(xiàn)象后，至今處于報廢狀態(tài)。為解決生產(chǎn)用水問題，企業(yè)于2014年6月提出鑿井申請并鑿井(FG2)，企業(yè)現(xiàn)以FG2號井作為生產(chǎn)及生活供水水源。FG2號井井深230m，井徑φ325mm，單井涌水量130m3/h。取水水源為第四系中、下更新統(tǒng)孔隙承壓水及第三系孔隙承壓水，HCO3-Ca·Na型水，水溫5.0℃，水量豐富，水質(zhì)較好，滿足企業(yè)用水需求。

3)供水管網(wǎng)、排水管網(wǎng)及水表配備情況。企業(yè)在一級用水節(jié)點，即地下水取水口處安裝流量計量儀表，用于全廠用水情況的統(tǒng)計，儀表運轉(zhuǎn)正常，記錄準確。企業(yè)一級水表配備率為100%。二級節(jié)點為制水車間、收奶間、一車間、二車間、生產(chǎn)設備冷卻系統(tǒng)、間接冷卻循環(huán)系統(tǒng)、保鮮冷卻循環(huán)系統(tǒng)、化驗室、洗衣間、動力車間、廁所、辦公室、別墅區(qū)、污水處理站進出口共14處。企業(yè)在水處理車間出水管為生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)輸水管配備了流量計量儀表。企業(yè)二級水表配備率14.3%，配備率較低，本次主要采用超聲波流量儀完成測試。三級節(jié)點主要為設備用水，企業(yè)未在用水設備上安裝儀表。由于企業(yè)工藝較為先進，注重節(jié)水管理，不斷提高用水效率，但企業(yè)水表配備率較低。

2.2 測試步驟

測試程序主要包括組織落實、技術(shù)落實、測試內(nèi)容和方法的確定、測試方案的制訂、實測及數(shù)據(jù)匯總等步驟，詳見圖1。

2.3 水平衡測試項目、測試方法及測試設備

2.3.1 測試項目及內(nèi)容

根據(jù)測試前的調(diào)研情況，按照齊齊哈爾菲格瑞斯食品有限公司實際的水系統(tǒng)劃分水平衡測試體系，確定測試對象和范圍。根據(jù)企業(yè)用水的實際情況，可以將全廠水系統(tǒng)劃分水處理用水、生產(chǎn)車間用水、生產(chǎn)設備冷卻用水、化驗用水、動力車間用水、設備清洗用水和附屬生產(chǎn)用水。根據(jù)測試大綱的要求，水平衡測試的測試內(nèi)容如下：

1)企業(yè)水源的日供水量、水質(zhì)。

2)各生產(chǎn)車間或水處理單元的日供水量、排水量。

3)企業(yè)供水干支線的漏溢水量。

4)水源地及主要用水設備的開機率。

5)各生產(chǎn)車間、工序及單臺設備的不同種類用水日取水量、復用水量、日排水量、日耗水量。

6)各車間輔助或附屬生產(chǎn)設施的日取水量、日復用水量、日排水量、日耗水量。

7)企業(yè)職工生活日取水量、日用水量、日排水量、日耗水量。

2.3.2 測試方法

企業(yè)本次水平衡測試采用逐級平衡法，其中各級取水量采用計量水表直讀法；管道泄漏量測試采用動態(tài)平衡法；設備水平衡測試采用超聲波流量計法、容積法實測及輔以調(diào)查數(shù)據(jù)；車間、工段、工序水平衡測試采用管道流量計直讀法、超聲波流量計法為主，調(diào)查定額核算為輔，某些數(shù)據(jù)無法在現(xiàn)場測試的(如蒸發(fā)、飛濺損失)需要進行分析計算。其小型排水應用容積法或小浮標法，大、中型排水采用流速儀法[1]。

測試小組通過分系統(tǒng)逐級平衡、選擇合理的測試方法、增加平行測定次數(shù)等多條措施來減小測試的誤差，以保證測試數(shù)據(jù)的準確性和代表性。

1)測試管道上的水量計量儀表的，由測試人員記錄，同時查閱企業(yè)生產(chǎn)報表以供參考。

2)測試管道上無水量計量儀表的且能夠滿足超聲波流量計測試條件的，可以采用便攜式超聲波流量計測定。

3)測試管道上無水量計量儀表、且不便使用超聲波流量計測定的，可以測量或記錄其相關(guān)系統(tǒng)管道的流量，通過計算得出該管道的流量數(shù)據(jù)。

2.3.3 測試儀器、設備

超聲波流量計(DN15-100、DN50-700)；

卷尺、溫度計；

砂紙、角磨機、耦合劑等。

3 測試期間設備運行狀況說明

2019年6月下旬至8月上旬，在企業(yè)生產(chǎn)管理部門的積極配合下，水平衡項目測試組完成了齊齊哈爾菲格瑞斯食品有限公司的水平衡測試工作。水平衡測試期間，各車間設備正常運轉(zhuǎn)，生產(chǎn)正常進行。

4 企業(yè)水平衡測試結(jié)果及分析

4.1 測試后評估

這次水平衡測試是在企業(yè)正常生產(chǎn)情況下進行的，測試的時段與生產(chǎn)周期一致。根據(jù)不同的測試斷面采用不同的測試方法。水源地輸水管安裝了一級水表，經(jīng)過用超聲流量計校測，一級水表比較準確，所以水源地的新水量以水表的觀測數(shù)據(jù)計算新水量。二級節(jié)點用水亦以水表讀數(shù)為準。對于各種用水設備進出口水管都是封閉的管道，普遍采用超聲波流量計進行測試，測試斷面的布設根據(jù)管道的進出口長度而定。

4.1.1 水量計算方法

用水比較平穩(wěn)的用水設備，用算術(shù)平均法計算各種用水量。對于間斷性用水設備，采用計時觀測，求得各時段的用水量，按時間加權(quán)平均計算出日用水量。對于冷卻塔的蒸發(fā)損失水量和風吹散發(fā)損失量，一般實測補充新水量計算，采用經(jīng)驗公式的計算方法進行校核，經(jīng)驗公式中吹散損失系數(shù) K，蒸發(fā)損失系數(shù) S，氣溫按現(xiàn)狀選取合適值，誤差控制在合理范圍內(nèi)。

4.1.2 測試結(jié)果分析

經(jīng)過對企業(yè)各類水量的現(xiàn)場測試，在數(shù)據(jù)整理分析階段，對原始資料進行了綜合整理、計算和分析。按照《節(jié)水型企業(yè)評價導則》(GB/T7119-2006)，對各項指標進行計算。通過分析計算，對計算結(jié)果進行了合理性檢查和平衡計算，水量平衡誤差符合規(guī)范要求[2]。

4.2 企業(yè)用水現(xiàn)狀測試結(jié)果

通過對齊齊哈爾菲格瑞斯食品有限公司測試數(shù)據(jù)的整理、計算和合理性分析，企業(yè)用水現(xiàn)狀測試結(jié)果如下：

1)企業(yè)日總?cè)⌒滤?09.37m3；

2)企業(yè)年總?cè)⌒滤?9.14萬m3；

3)企業(yè)生產(chǎn)用水日用水量 4040.15m3；

4)企業(yè)生產(chǎn)用水年用水量 145.45萬m3；

5)企業(yè)生產(chǎn)用水日重復用水量3230.78m3；

6)企業(yè)生產(chǎn)用水年重復用水量116.31萬m3；

7)企業(yè)生產(chǎn)用水日排水量 505.86m3；

8)企業(yè)生產(chǎn)用水年排水量 18.21萬m3；

9)企業(yè)生產(chǎn)用水日耗水量233.82m3；

10)企業(yè)生產(chǎn)用水年耗水量8.42萬m3；

11)企業(yè)生產(chǎn)用水日漏失水量11.16m3；

12)企業(yè)生產(chǎn)用水年漏失水量0.40萬m3。

根據(jù)測試數(shù)據(jù)，經(jīng)整理分析，對齊齊哈爾菲格瑞斯食品有限公司所屬生產(chǎn)用水范疇內(nèi)的用水單元，分別編制了水平衡測試表，繪制了水平衡圖，見圖1。

圖1 水平衡測試程序示意圖

4.3 企業(yè)工業(yè)用水技術(shù)經(jīng)濟指標考核

依據(jù)《節(jié)水型企業(yè)評價導則》(GB/T7119-2006)，按照現(xiàn)狀水平衡測試水量對各用水技術(shù)經(jīng)濟指標進行計算，結(jié)果如下：

單位產(chǎn)品新水量 24.62m3/t；

萬元產(chǎn)值新水量5.86 m3/萬元；

重復利用率 79.69%；

間接冷卻水循環(huán)率96.99%；

保鮮冷卻水循環(huán)率97.11%；

蒸汽冷凝水回用率90.46%；

用水綜合漏失率1.36%；

達標排放率100%；

職工人均生活日取水量88L/人·d。

4.4 企業(yè)水平衡測試結(jié)果分析

根據(jù)現(xiàn)場測試及水平衡計算結(jié)果可知，測試期間齊齊哈爾菲格瑞斯食品有限公司全廠生產(chǎn)情況穩(wěn)定，屬于常規(guī)生產(chǎn)狀態(tài)，測試時段選擇合理。測試期間全廠總用水量為4040.15t/d，地下水取水量為809.37t/d，循環(huán)水量為3230.78t/d，奶粉產(chǎn)量為33.33t/d，平均用水24.62m3/t，低于《黑龍江省用水定額》(GB23/T 727-2010)規(guī)定的用水定額29m3/t的標準。全廠水循環(huán)利用率為79.68%，重復利用率高于《黑龍江省用水定額》(GB23/T727-2010)規(guī)定的重復利用率34%的標準。企業(yè)建有污水處理站，退水經(jīng)污水處理站處理達標后排入廠區(qū)北部天然泡澤，天然泡澤面積大，受納能力較強，依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》GB 3838，項目退水泡澤為Ⅴ類水體，其排污標準執(zhí)行《污水綜合排放標準》GB 8979—2012中二級標準，COD指標為100—120，本項目2015.04—2016.04污水排放檢測數(shù)據(jù)顯示，項目退水COD指標一般<100，平均值為41.58 mg/L，實現(xiàn)了污水的達標排放，避免了環(huán)境污染。從取水、用水及排水情況分析，齊齊哈爾菲格瑞斯食品有限公司的取用水較為合理。

5 結(jié) 論

通過水平衡現(xiàn)場測試和對測試結(jié)果評價分析，齊齊哈爾菲格瑞斯食品有限公司在同行業(yè)中處于中等偏上水平，乳制品行業(yè)高耗水、高排水性與其用水過程的安全性和一次利用性是密不可分的。但企業(yè)節(jié)水意識和環(huán)保意識仍需提高，企業(yè)節(jié)約用水還有潛力可挖，針對乳制品行業(yè)取排水特性，可以從企業(yè)自身節(jié)水潛力挖掘、小區(qū)域水資源綜合利用和水資源管理三個方面采取方法措施進行趨利避害，從而提高行業(yè)用水水平和促進節(jié)水型社會建設。